Rendimeinto-en-Transformadores.pdf

7/24/2019 Rendimeinto-en-Transformadores.pdf

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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE

DEPARTAMENTO DE ENERGIA Y MECANICA

PROFESOR: Ing. Vicente Hallo

ASIGNATURA NRC

Maquinas Elctricas 3545

TEMA: Practica 2

UNIDAD FECHA

Primera 27/05/2015

NOMBRE:

Aucapia Ney

Barrionuevo Erick

Freire Adrian

Iza Brayan

Navas Bryan

Len Alejandro

Romero Paul

CARRERA: 5to Mecatrnica A


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Contenido

1. TEMA:.................................................... 4

2. OBJETIVOS:............................................... 4

Objetivo General:............................................. 4

Objetivos especficos:.......................................... 4

3. Marco Terico:.............................................. 4

Polaridad..................................................... 4

Polaridad Aditiva.............................................. 4

Polaridad Sustractiva.......................................... 5

Como determinar la polaridad de un transformador..................... 5

Prueba de cortocircuito......................................... 6

Prueba de Circuito Abierto...................................... 7

4. Equipos y Mquinas.......................................... 7

Prueba de polaridad: Aditiva y Sustractiva:........................... 8

Prueba de Corto Circuito....................................... 12

Prueba de Circuito Abierto:..................................... 13

6. Clculos:................................................. 16

Prueba de polaridad Aditiva relacin 1:1 :........................... 16

Prueba de Polaridad Sustractiva relacin 1:1 :....................... 16

Prueba de Polaridad Aditiva relacin 120/208 V:...................... 17Prueba de Polaridad Sustractiva relacin 120/208 V:.................. 18

Prueba de Cortocircuito:....................................... 18

Prueba de Circuito abierto:..................................... 19

7. Anlisis de Resultados....................................... 20

Anlisis de Polaridad:......................................... 20

Prueba de Corto circuito y circuito abierto:.......................... 21

8. Conclusiones:............................................. 22

9. Recomendaciones:......................................... 22

10. Bibliografa:............................................. 23

11. Anexos:................................................ 23


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Ilustraciones:

Ilustracin 1 Polaridad Aditiva ................................................................................. 5Ilustracin 2 Polaridad Sustractiva .......................................................................... 5Ilustracin 3 Determinacin de la polaridad en un transformador ........................... 6Ilustracin 4 Esquema prueba de cortocircuito ........................................................ 6

Ilustracin 5 Esquema Prueba circuito abierto ........................................................ 7Ilustracin 6 Reconocimiento y verificacin del equipo. .......................................... 9Ilustracin 7 Configuracin para determinar polaridad aditiva o sustractiva ............ 9Ilustracin 8 configuracin para polaridad aditiva .................................................... 9Ilustracin 10 Tomas de voltaje. ............................................................................ 10Ilustracin 11 Regulador de la fuente principal. ..................................................... 10Ilustracin 9 configuracin para polaridad sustractiva ........................................... 10Ilustracin 12 Conexin con polaridad aditiva. ...................................................... 11Ilustracin 13 Conexin con polaridad sustractiva. ............................................... 11Ilustracin 14 Equipo Energizado. ......................................................................... 11Ilustracin 15 Verificacin del equipo. ................................................................... 12

Ilustracin 16 Esquema a conectarse. .................................................................. 12Ilustracin 17 Conexin para prueba de corto circuito. ......................................... 12Ilustracin 18 Fuente variable regulable. ............................................................... 13Ilustracin 19 Dispositivos de medicin. ................................................................ 13Ilustracin 20 Equipo energizado. ......................................................................... 13Ilustracin 21 Verificacin del equipo. ................................................................... 14Ilustracin 22 Esquema a conectarse. .................................................................. 14Ilustracin 23 Conexin para prueba de circuito abierto. ...................................... 14Ilustracin 24 Fuente variable regulable. ............................................................... 15Ilustracin 25 Dispositivos de medicin. ................................................................ 15Ilustracin 26 Equipo energizado. ......................................................................... 15

Ilustracin 27 Polaridad Aditiva ............................................................................. 16Ilustracin 28 Polaridad Sustractiva ...................................................................... 17Ilustracin 29 Circuito Diagramado en el laboratorio para ser presentado yaprobado ............................................................................................................... 23

Tablas:

Tabla 1 .................................................................................................................. 18Tabla 2 .................................................................................................................. 19Tabla 3 .................................................................................................................. 19


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1. TEMA:

Determinacin de prdidas y parmetros internos de un transformador.

2. OBJETIVOS:

Objetivo General:

Identificar y aplicar los conocimientos adquiridos en clase sobre

transformadores para determinar sus parmetros internos.

Objetivos especficos:

Conocer los equipos con los que trabajaremos y su funcionamiento.

Aplicar los conceptos adquiridos en el aula para conectar los equipos,

instrumentos de medicin y fuente.

Calcular con los datos medidos los parmetros internos y prdidas de cobre

y de hierro en el transformador.

3. Marco Terico:

Polaridad

Qu es polaridad en un transformador?Las bobinas secundarias de los transformadores monofsicos se arrollan en elmismo sentido de la bobina primaria o en el sentido opuesto, segn el criterio delfabricante.Debido a esto, podra ser que la intensidad de corriente en la bobina primaria y lade la bobina secundaria circulen en un mismo sentido, o en sentido opuesto.

Prueba de Polaridad a Transformadores

La prueba de polaridad de los transformadores indica el sentido relativoinstantneo del flujo de corriente en los terminales de alta tensin con respecto a

la direccin del flujo de corriente en los terminales de baja tensin.La polaridad de un transformador de distribucin monofsico puede ser aditiva osustractiva.

Polaridad Aditiva

La polaridad positiva se da cuando en un transformador el bobinado secundario


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est arrollado en el mismo sentido que el bobinado primario.Esto hace que los flujos de los dos bobinados giren en el mismo sentido y sesumen.Los terminales H1 y X1 estn cruzados.

Ilustracin 1 Polaridad Aditiva

Polaridad Sustractiva

La polaridad sustractiva se da cuando en un transformador el bobinado secundarioesta arrollado en sentido opuesto al bobinado primario.Esto hace que los flujos de los dos bobinados giren en sentidos opuestos y seresten.Los terminales H1 y X1 estn en lnea.

Ilustracin 2 Polaridad Sustractiva

Como determinar la polaridad de un transformador

Una simple prueba para determinar la polaridad de un transformador es conectardos bornes adyacentes de los devanados de alta y baja tensin y aplicar un voltajereducido (Vx) a cualquiera de los devanados.La polaridad es aditiva si el voltaje medido entre los otros dos bornes de losdevanados es mayor que el voltaje en el devanado de alta tensin.La polaridad es sustractiva si el voltaje medido entre los dos bornes de losdevanados es menor que el voltaje del devanado de alta tensin.


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Ilustracin 3 Determinacin de la polaridad en un transformador

Prueba de cortocircuito

En los transformadores, al igual que en cualquier dispositivo elctrico, se producen

prdidas de potencia; una parte de stas se producen ya en vaco y se mantienenconstantes e invariables en carga. La otra parte de las prdidas de potencia seproducen en los conductores de los bobinados primario y secundario, sometidos ala intensidad nominal. Se denominan prdidas RI2debidas al cobre (PCu).Las prdidas de potencia en el cobre (PCu), se determinan mediante las pruebasen cortocircuitoCon las pruebas de cortocircuito, conseguimos las intensidades nominales en losdos bobinados, aplicando una pequea tensin al primario y cortocircuitando elsecundario

Ilustracin 4 Esquema prueba de cortocircuito

Como las intensidades son nominales, se producen prdidas en el cobre por elefecto Joule, similares a las que se dan cuando el transformador est en carga; sediferencian en el rendimiento cuando el ndice de carga es menor que la unidad.Las prdidas en el cobre se calculan con la frmula:

W= PCu+Phierro como Phierro en las pruebas es 0W= PCu

El propsito que tiene el ensayo o prueba decortocircuitoes el de determinar:

- Las prdidas en los bobinados.


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- Las prdidas devoltaje en el secundario cuando el transformador estfuncionando nominalmente

- Laimpedancia deltransformador principalmente.

Prueba de Circuito Abierto

La prueba de circuito abierto o en vaco proporciona, a travs de las medidas detensin, intensidad y potencia en el bobinado primario, los valores directos de lapotencia perdida en el hierro, y deja abierto el bobinado secundario. Por lo tanto,este bobinado no ser recorrido por ninguna intensidad, y no se tendrn en cuentalos nfimos valores de las prdidas en el cobre para este ensayo

Ilustracin 5 Esquema Prueba circuito abierto

Como vemos en la figura, se aplica el voltaje pleno al primario del transformador.Con esta informacin es posible determinar el factor de potencia, la magnitud y elngulo de impedancia de excitacin.

4. Equipos y Mquinas

Switch individual

Caracterstica: 220 V

Switch Ferromagntico

Caracterstica: Encendido del tablero

Contactor:

Caracterstica: 220 V a.c.

Llave de mando

Caracterstica: Encendido o apagado con carga

Voltmetro analgico
http://www.unicrom.com/Tut_voltaje.asphttp://www.unicrom.com/Tut_impedancia.asphttp://www.unicrom.com/Tut_transformador.asphttp://www.unicrom.com/Tut_transformador.asphttp://www.unicrom.com/Tut_impedancia.asphttp://www.unicrom.com/Tut_voltaje.asp


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Caracterstica: 0-500 V a.c.

Ampermetro analgico

Caracterstica: 0-15 A a.c.

Botn de parado de emergencia

Caracterstica: en caso de emergencia corta la energa del tablero

Tomacorriente

Caracterstica: 3 fases, una tierra, un neutro

Proteccin trmica

Caracterstica: 220 V, 6 A

Conmutador para terminales

Caracterstica: 220 V (enciende, apaga)

Tomacorriente trifsico

Caracterstica: 220 V a.c.

Transformador

Caracterstica: Salida conectada en Y con selector para diferentes voltajes.

Salidas principales de voltaje L1, L2, L3

Caracterstica: 208 V de lnea

5. Procedimiento

Prueba de polaridad: Aditiva y Sustractiva:

1. Utilizar el equipo de seguridad adecuado para prevenir accidentes antes de

comenzar cualquier operacin.

2. Verificar que todo el conjunto de la mesa de trabajo no est energizado.


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Ilustracin 6 Reconocimiento y verificacin del equipo.

3. Proceder al a conectar el esquema planteado despus de la revisin del

ingeniero encargado del laboratorio.

Ilustracin 7 Configuracin para determinar polaridad aditiva o

sustractiva

Ilustracin 8 configuracin para polaridad aditiva


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4. Conectar las salidas fijas (1 y N) de la fuente de 120/208 V CA al losterminales del transformador (1, 2).

Ilustracin 10 Tomas de voltaje.

5. Fijar el voltaje de entrada en un valor de prueba, pueden ser los mismos

120 Voltios como bien puede reducirse segn la perilla del equipo. Tomar

en cuenta el voltaje de entrada para una mejor comprensin en las

mediciones.

Ilustracin 11 Regulador de la fuente principal.

Ilustracin 9 configuracin para polaridad sustractiva


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6. Para la prueba de polaridad aditiva, puentear el terminal 2 con el terminal 5

del transformador y conectar el voltmetro en los terminales 1 y 3 para medir

el voltaje sumado.

Ilustracin 12 Conexin con polaridad aditiva.

7. Para la prueba de polaridad sustractiva, puentear el terminal 2 con el

terminal 3 del transformador y colocar el voltmetro en los terminales 1 y 5

para medir el voltaje restado.

Ilustracin 13 Conexin con polaridad sustractiva.

8. Energizar y tomar apuntes de los resultados obtenidos.

Ilustracin 14 Equipo Energizado.


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Prueba de Corto Circuito.



2. Verificar que todo el conjunto de la mesa de trabajo no est energizado.

Ilustracin 15 Verificacin del equipo.

3. Proceder al a conectar el esquema planteado en clase para la prueba de corto

circuito

Ilustracin 16 Esquema a conectarse.

4. Para la prueba de corto circuito se debe puentear los terminales 3 con el

terminal 5 del transformador (la salida) por medio de un cable.

Ilustracin 17 Conexin para prueba de corto circuito.

5. Conectar la entrada a una fuente de energa variable para poder apreciar

los resultados.


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Ilustracin 18 Fuente variable regulable.

6. Conectar los equipos de medicin faltantes de acuerdo al esquema:

vatmetro, ampermetro y multmetro.

Ilustracin 19 Dispositivos de medicin.

7. Energizar y apuntar datos.

Ilustracin 20 Equipo energizado.

Prueba de Circuito Abierto:



2. Verificar que todo el conjunto de la mesa de trabajo no este energizado.


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Ilustracin 21 Verificacin del equipo.

3. Proceder al a conectar el esquema planteado en clase para la prueba de

corto circuito

Ilustracin 22 Esquema a conectarse.

4. Para la prueba de circuito abierto se deja libres los terminales 3 y 5 del

transformador (la salida).

Ilustracin 23 Conexin para prueba de circuito abierto.

5. Conectar la entrada a una fuente de energa variable para poder apreciar

los resultados.


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Ilustracin 24 Fuente variable regulable.

6. Conectar los equipos de medicin faltantes de acuerdo al esquema:

vatmetro, ampermetro y multmetro.

Ilustracin 25 Dispositivos de medicin.

7. Energizar y apuntar datos.

Ilustracin 26 Equipo energizado.


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6. Clculos:

Datos de placa:

208/120 V In=1.2A

Datos de prueba:

Prueba de polaridad Aditiva relacin 1:1 :

La relacin de los bobinados es de 1:1El diagrama para realizar la prueba de polaridad se muestra en la ilustracin 7, sitenemos que:

El voltaje aplicado es de 75 voltios:

Es claro notar que el voltaje en la salida es de 75 voltios.

El valor de voltaje en polaridad aditiva ser de:

Como se muestra en la ilustracin 8, el valor de voltaje polaridad aditiva medido enel multmetro es de: 106.06 V, ya que en la prctica el valor medido por el

multmetro en polaridad aditiva debe de ser mayor al voltaje aplicado.

Prueba de Polaridad Sustractiva relacin 1:1 :

La relacin de los bobinados es de 1:1El diagrama para realizar la prueba de polaridad se muestra en la ilustracin 7, sitenemos que:

Ilustracin 27 Polaridad Aditiva


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El voltaje aplicado es de 75 voltios:

Es claro notar que el voltaje en la salida es de 75 voltios.

El valor de voltaje en polaridad sustractiva ser de:

Como se muestra en la ilustracin 9, el valor de voltaje polaridad sustractivamedido en el multmetro es de: 0 V.

Relacin 120 / 208 V:

Prueba de Polaridad Aditiva relacin 120/208 V:

Error

Ilustracin 28 Polaridad Sustractiva


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Prueba de Polaridad Sustractiva relacin 120/208 V:

Error

Prueba de Cortocircuito:

Tabla 1

Datos de la prueba de cortocircuito

V W In

14V 15W 1.2A


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Prueba de Circuito abierto:

Tabla 2

Vn W I

208V 10W 0.117A

Datos de la prueba de circuito abierto

Tabla 3

Datos calculados

Datos calculados

Rendimiento:

- Plena carga con f.p.=1:

- Media carga con f.p.=0.8:


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Regulacin con f.p.=0.8:

7. Anlisis de Resultados

Anlisis de Polaridad:

Conocer la polaridad de un transformador es importante debido a que indica el

sentido relativo instantneo del flujo de corriente en los terminales de alta tensin

con respecto a la direccin del flujo de corriente en los terminales de baja tensin.

Como se ha comprobado en la prctica para determinar la polaridad de un


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transformador se conecta dos bornes adyacentes de los devanados de alta y baja

tensin, despus se aplica un voltaje a cualquiera de los devanados.

Para determinar si es aditivo se aprecia el voltaje medido y si este es mayor que el

de la fuente entonces se lo considera con este nombre, el voltaje medido es mayor

debido a que la relacin de espiras fue de uno a uno y al ser una conexin aditiva

se incrementa el voltaje, adems en el clculo se puede apreciar que en polaridad

positiva el voltaje medido es el doble al aplicado. En la prctica adems se pudo

apreciar que en el caso de ser una polaridad sustractiva el voltaje medido dio cero,

porque en el transformador se emple una relacin uno a uno en el nmero de

espiras, por esta razn el voltaje de salida es el mismo y al medirlo este da cero

porque se restan debido a la polaridad sustractiva.

Para simplificarlo se considera polaridad aditiva cuando el terminar H1 est

conectado diagonalmente con X1 y se considera polaridad sustractiva cuando H1

est conectado de forma adyacente con X1. La letra H hace referencia a la

entrada de la bobina primaria del transformador y la letra X representa la salida de

la bobina secundaria.

Prueba de Corto circuito y circuito abierto:Como se ha experimentado en la prctica de laboratorio para la prueba de corto

circuito es necesario puentear los terminales 3 y 5 que corresponde a la salida del

transformador, posteriormente se conectan el ampermetro, voltmetro y vatmetro

adecuadamente para proceder a apuntar los datos respectivos.

Se ha comprobado que con los datos obtenidos junto con los valores de placa del

transformador se puede hallar , , los cuales son necesarios parahallar los valores de resistente real y x real de alta y baja tensin que

posteriormente sern empleados para hallar la regulacin del transformador.

Para la prueba de circuito abierto se ha dejado sin ninguna conexin los

terminales 3 y 5 como se puede apreciar en las imgenes del procedimiento, as

como la conexin del vatmetro, ampermetro y multmetro adecuadamente para

tomar datos que permiten calcular el rendimiento del transformador a plena y


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media carga con sus factores de potencia respectivos.

En general todos estos procedimientos se realizan para conocer el estado de un

transformador, para verificar su funcionamiento y capacidad del mismo, para en el

futuro acoplarlo a circuitos grandes que sean requeridos para alguna operacin.

8. Conclusiones:

Los equipos tienen seguridad para que se energice, lo permite que el

circuito sea supervisado por el ingeniero que est a cargo de la prctica,

cerciorando evitar inconvenientes.

Los equipos son verstiles y nos permiten conectar de manera rpida,

cmoda los equipos.

Los datos obtenidos con voltmetro, watmetro y ampermetro nos permiten

usarlos en las formulas dadas para el clculo de los parmetros internos y sus

prdidas.

9. Recomendaciones:

Si existen dudas sobre algn equipo preguntar sobre la utilizacin del

mismo y no manipularlo con energa sin antes tener la autorizacin

proporcionada del ingeniero.

Usar el equipo de proteccin adecuado para usar los diferentes equipos del

laboratorio.

Utilizar los equipos adecuados para cada prueba en el transformador, ya

que es necesario administrar un voltaje, corriente gradualmente que

debern llegar al valor nominal respectivamente referenciada a la prueba

que se est llevando a cabo.

Se necesita tener conocimiento de la materia ya que toda la prctica se

regir de acuerdo con la teora, lo que permitir disminuir las falencias al

momento de conectar los equipos.


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10. Bibliografa:

Garcia, J. (29 de Mayo de 2013). blogspot . Recuperado el 25 de Mayo de 2015, de

blogspot : http://pptransformadores.blogspot.com/2013/05/pruebas-de-

polaridad-transformadores.html

Unicrom. (Diciembre de 2002). Electronica Unicrom. Recuperado el 25 de Mayo de

2015, de Electronica Unicrom:

http://www.unicrom.com/Tut_polaridad_transformador.asp

ElectroSector. (s.f.). Electricidad Avanzada. Recuperado el 24 de 05 de 2015, de

http://www.electrosector.com/wp-content/ftp/descargas/pruebas.pdf

11. Anexos:

Ilustracin 29 Circuito Diagramado en ellaboratorio para ser presentado y

aprobado
http://www.electrosector.com/wp-content/ftp/descargas/pruebas.pdfhttp://www.electrosector.com/wp-content/ftp/descargas/pruebas.pdf

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